2020人教版高中物理一轮复习(图片课件+练习+作业 (24)

解析：物体由静止开始下滑的过程其重力势能减少，动能增加，A 错误；物体在下滑 过程中，斜面体做加速运动，其机械能增加，B 错误；物体沿斜面下滑时，既沿斜面向下 运动，又随斜面向右运动，其合速度方向与弹力方向不垂直，弹力方向垂直于接触面，但 与速度方向之间的夹角大于 90°，所以斜面对物体的作用力对物体做负功，C 错误；对物 体与斜面体组成的系统，只有物体的重力和物体与斜面间的弹力做功，机械能守恒，D 正 确．
解析：重力做负功，WG＝－mgh＝－1.0×104 J， ΔEp＝－WG＝1.0×104 J，C 项正确． 答案：C
4．(2019 年合肥模拟)(多选)如图 5－3－1 所示，小车静止在光滑的水平导轨上，一 个小球用细绳悬挂在车上无初速度释放，在小球下摆到最低点的过程中，下列说法正确 的是( )
图 5－3－1 A．绳对小球的拉力不做功 B．小球克服绳的拉力做的功等于小球减少的机械能 C．小车和球组成的系统机械能守恒 D．小球减少的重力势能等于小球增加的动能 解析：由于导轨光滑，没有热量产生，所以小车和球组成的系统机械能守恒，小球减 少的重力势能转化为小球和车的动能，故 C 正确，D 错误．绳对小车拉力做正功，绳对小 球拉力做负功，且小球克服绳的拉力做的功等于小球减少的机械能，故 A 错误，B 正确． 答案：BC
答案：BC
题型 1 杆连物体系统机械能守恒 如下图所示的两物体组成的系统，当释放后 A、B 在竖直平
问题 面内绕过 O 点的轴转动，且 A、B 的角速度相等． 简述
求解这类问题时，由于二者角速度相等，所以关键是根据
二者转动半径的关系寻找两物体的线速度的关系，根据两
方法 突破
物体间的位移关系，寻找到系统重力势能的变化，最后根
答案：C
应用机械能守恒定律的一般步骤
【典例 2】 (2019 年安徽第三次联考)如图 5－3－6 所示，光滑轨道由 AB、BCDE 两 段细圆管平滑连接组成，其中 AB 段水平，BCDE 段为半径为 R 的四分之三圆弧，圆心 O 及 D 点与 AB 等高，整个轨道固定在竖直平面内．现有一质
量为 m、初速度 v0＝ 120gR的光滑小球水平进入圆管 AB，设小球经过轨道交接处无 能量损失，圆管孔径远小于 R，则(小球直径略小于管内径)( )
图 ．小球在 B 点受到轨道作用力为 4.25 N C．图乙中 x＝25 m2/s2 D．小球在 A 点时重力的功率为 5 W
解析：由题图乙可知，小球在 C 点的速度大小为 v＝3 m/s，轨道半径 R＝0.4 m，因 小球所受重力与弹力的合力提供向心力，所以小球在 C 点有 mg＋F＝mRv2，代入数据得 m
【答案】 CD
变式训练 1 如图 5－3－4 所示，斜面体置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物 体由静止沿斜面下滑，在物体下滑过程中，下列说法正确的是( )
图 5－3－4 A．物体的重力势能减少，动能不变 B．斜面体的机械能不变 C．斜面对物体的作用力垂直于接触面，不对物体做功 D．物体和斜面体组成的系统机械能守恒
解析：物体的重力势能与参考面有关，同一物体在同一位置相对不同的参考面时，重 力势能不同，A 选项错误；物体在零势能面以上，距零势能面的距离越大，重力势能越大， 物体在零势能面以下，距零势能面的距离越大，重力势能越小，B 选项错误；重力势能中 的正、 负号表示大小，－5 J 的重力势能小于－3 J 的重力势能，C 选项错误；重力做的 功度量了重力势能的变化，D 选项正确．
答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)√
2．关于重力势能，下列说法中正确的是( ) A．物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定 B．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大 C．一个物体的重力势能从－5 J 变化到－3 J，重力势能减少了 D．重力势能的减少量等于重力对物体做的功
5．(多选)如图 5－3－2 所示，A、B 两球质量相等，A 球用不能伸长的轻绳系于 O 点， B 球用轻弹簧系于 O′点，O 与 O′点在同一水平面上，分别将 A、B 球拉到与悬点等高处， 使绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于自然状态，将两球分别由静止开始释放，当两球达到 各自悬点的正下方时，两球仍处在同一水平面上，则( )
【解析】 甲图中重力和弹力做功，物体 A 和弹簧组成的系统机械能守恒，但物体 A 机械能不守恒，A 错；乙图中物体 B 除受重力外，还受到弹力和摩擦力作用，弹力不做功， 但摩擦力做负功，物体 B 的机械能不守恒，B 错；丙图中绳子张力对 A 做负功，对 B 做 正功，代数和为零，A、B 组成的系统机械能守恒，C 对；丁图中小球的动能不变，势能 不变，机械能守恒，D 对．
＝3 22gR，选项 A 错误；A 点至 E 点的过程，由12mv20＝12mv2E＋mgR，解得 vE＝ 22gR，又
由 x＝vEt＝vE 2gR＝R，小球能正好平抛落回 B 点，选项 B 正确；因为内管壁可提供支持 力，所以小球在 E 点速度可以为零，选项 C 错误；若将 DE 轨道拆除，设小球能上升的最
为(重力加速度大小为 g)( )
图 5－3－7
v2
v2
A.16g
B.8g
v2
v2
C.4g
D.2g
解析：设轨道半径为 R，小物块从轨道上端飞出时的速度为 v1，由于轨道光滑，根据 机械能守恒定律有 mg×2R＝12mv2－12mv21，小物块从轨道上端飞出后做平抛运动，对运动 分解有 x＝v1t，2R＝12gt2，求得 x＝ －16R－8vg22＋4vg42，因此当 R－8vg2＝0，即 R＝8vg2时， x 取得最大值，B 项正确，A、C、D 项错误．
大高度为 h，由12mv20＝mgh，解得 h＝45R，选项 D 错误． 【答案】 B
变式训练 3 (2017 年高考·课标全国卷Ⅱ)如图 5－3－7，半圆形光滑轨道固定在水平地 面上，半圆的直径与地面垂直．一小物块以速度 v 从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水 平飞出，小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离最大时对应的轨道半径
图 5－3－3 A．甲图中，物体 A 将弹簧压缩的过程中，物体 A 机械能守恒 B．乙图中，物体 A 固定，物体 B 沿斜面匀速下滑，物体 B 的机械能守恒 C．丙图中，不计任何阻力和定滑轮质量时，A 加速下落，B 加速上升过程中，A、B 组成的系统机械能守恒 D．丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒
05 机械能
第三节 机械能守恒定律及其应用
知识架构
答案
1．mgh 相对零势能面的大小 地球 参考平面 －(Ep2－Ep1)＝－Δ Ep 2．形变量 －(Ep2－Ep1)＝－Δ Ep 3．重力或弹力 重力或系统内弹力
基础自测
1．判断正误 (1)重力势能的大小与零势能参考面的选取有关．( ) (2)克服重力做功，物体的重力势能一定增加. ( ) (3)被举到高处的物体重力势能一定不为零．( ) (4)物体的速度增大时，其机械能可能在减小．( ) (5)物体所受的合外力为零，物体的机械能一定守恒．( ) (6)物体受到摩擦力作用时，机械能一定要变化．( ) (7)发生形变的物体都具有弹性势能. ( ) (8)物体除受重力外，还受其他力，但其他力不做功，则物体的机械能一定守恒．( )
答案：D
3．将质量为 100 kg 的物体从地面提升到 10 m 高处，在这个过程中，下列说法中正 确的是(取 g＝10 m/s2)( )
A．重力做正功，重力势能增加 1.0×104 J B．重力做正功，重力势能减少 1.0×104 J C．重力做负功，重力势能增加 1.0×104 J D．重力做负功，重力势能减少 1.0×104 J
2．机械能是否守恒的三种判断方法 (1)利用做功即守恒条件判断． (2)利用机械能的定义判断：若物体或系统的动能、势能之和保持不变，则机械能守恒． (3)利用能量转化判断：若物体或系统与外界没有能量交换，内部也没有机械能与其他 形式能的转化，则机械能守恒．
【典例 1】 (多选)如图 5－3－3 所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是 ()
图 5－3－6
A．小球到达
C
点时的速度大小
vC＝3
gR 2
B．小球能通过 E 点且抛出后恰好落至 B 点
C．无论小球的初速度 v0 为多少，小球到达 E 点时的速度都不能为零 D．若将 DE 轨道拆除，则小球能上升的最大高度与 D 点相距 2R
【解析】 对小球从 A 点至 C 点过程，由机械能守恒有12mv20＋mgR＝12mv2C，解得 vC
答案：B
变式训练 4 (2019 年河南百校质检)(多选)如图 5－3－8 甲所示，在竖直平面内固定一 光滑的半圆形轨道 ABC，小球以一定的初速度从最低点 A 冲上轨道，图 5－3－8 乙是小 球在半圆形轨道上从 A 运动到 C 的过程中，其速度的二次方与其对应高度的关系图象．已 知小球在最高点 C 受到轨道的作用力为 1.25 N，空气阻力不计，g 取 10 m/s2，B 点为 AC 轨道的中点，下列说法正确的是( )
答案：D
变式训练 2 把小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按至 A 位置，如图 5－3－5 甲所 示．迅速松手后，球升高至最高位置 C(图丙)，途中经过位置 B 时弹簧正处于原长(图 5－ 3－5 乙)．忽略弹簧的质量和空气阻力．则小球从 A 运动到 C 的过程中，下列说法正确的 是( )
图 5－3－5 A．经过位置 B 时小球的加速度为 0 B．经过位置 B 时小球的速度最大 C．小球、地球、弹簧所组成系统的机械能守恒 D．小球、地球、弹簧所组成系统的机械能先增大后减小
解析：分析小球从 A 到 B 的过程中受力情况，开始时弹力大于重力，中间某一位置 弹力和重力相等，接着弹力小于重力，在 B 点时，弹力为零，小球从 B 到 C 的过程中， 只受重力．根据牛顿第二定律可以知道小球从 A 到 B 过程中，先向上加速再向上减速， 所以速度最大位置应该是加速度为零的位置，在 A、B 之间某一位置，A、B 错；从 A 到 C 过程中对于小球、地球、弹簧组成的系统只有重力和弹力做功，所以系统的机械能守恒， C 对，D 错．
据Δ Ek＝－Δ Ep 列出机械能守恒的方程求解．另外注意的 是轻杆对物体提供的弹力不一定沿着杆，轻杆的弹力也就
图 5－3－2 A．两球到达各自悬点的正下方时，两球动能相等 B．两球到达各自悬点的正下方时，A 球动能较大 C．两球到达各自悬点的正下方时，B 球动能较大 D．两球到达各自悬点的正下方时，A 球受到向上的拉力较大
解析：整个过程中两球减少的重力势能相等，A 球减少的重力势能完全转化为 A 球的 动能，B 球减少的重力势能转化为 B 球的动能和弹簧的弹性势能，所以 A 球的动能大于 B 球的动能，所以 B 正确；在悬点正下方位置，根据牛顿第二定律知 F＝mg＋mRv2，因为 vA>vB， 所以 A 球受到的拉力较大，所以 D 正确．
答案：BD
考点突破
1．对机械能守恒条件的理解 (1)只受重力作用，例如做平抛运动的物体机械能守恒． (2)除重力外，物体还受其他力，但其他力不做功或做功代数和为零． (3)除重力外，只有系统内的弹力做功，并且弹力做的功等于弹性势能减少量，那么系 统的机械能守恒．注意：并非物体的机械能守恒，如与弹簧相连的小球下摆的过程机械能 减少．
＝0.1 kg，A 错误；小球从 B 点到 C 点的过程，由机械能守恒可知12mv2＋mgR＝12mv2B，解 得 v2B＝17 m2/s2，因在 B 点是弹力提供向心力，所以有 FB＝mRv2B，解得 F＝4.25 N，B 正确；
小球从 A 点到 C 点的过程，由机械能守恒定律可得21mv2＋2mgR＝21mv20，解得小球在 A 点 的速度 v0＝5 m/s，所以题图乙中 x＝25 m2/s2，C 正确；因小球在 A 点时所受重力与速度 方向垂直，所以重力的功率为 0，D 错误．